高性能电动自行车电机控制系统的设计与实现

摘要

自80年代以来，永磁同步电机控制系统获得了飞速的进步，永磁同步电机控制系统也十分广泛的运用到许多的工业、农业及日常生活中。在高性能电动自行车驱动与控制系统中，永磁同步电机慢慢的替代主流电机坐上了调速系统的龙头位置。本文针对永磁同步电机高性能控制系统中的若干个问题展开分析，以永磁同步电机的矢量控制理论为根基，创建了PMSM数学模型，并且在此基础上对PMSM的矢量控制调速方案进行了讨论，提出了系统控制结构图，针对逆变器的调制策略，文中探讨了基于电流滞环的SPWM调制方法和基于空间电压矢量的SVPWM调制方法并分别进行了仿真分析。仿真结果证明了系统设计方案的正确性和可行性。在仿真研究的基础上进行了相关的软硬件设计，从系统联调结果看出，本文所涉及的控制系统能够达到给定的技术指标。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 电动自行车的发展现状

1．2 电动自行车的组成

1．3 永磁同步电机控制系统的研究现状与未来

1．4 永磁同步电机矢量控制的优势

1．5 电动车用永磁同步电机矢量调控装置

1．6 本文的主要研究内容

第二章 永磁同步电机矢量控制原理

2．1 永磁同步电动机的数学建模

2．2．1 电压平衡公式

2．2．2 磁链公式

2．2．3 绕组电感系数

2．2．4 每相绕组的自感

2．2．5 双相绕组之间互感的计算

2．2．6 感应电动势

2．2 位置变换

2．2．1 双相和三相的变换(3／2互换)

2．2．2 两相—两相运动交换(2s／2r交换)

2．3 α—β坐标系下的数学模型

2．4 d-q坐标系下的数学模型

2．5 永磁同步电机矢量控制

2．5．1 矢量控制的原理

2．5．2 id=0的矢量控制方法

第三章 基于电流滞环的永磁同步电机矢量控制

3．1 仿真软件MATLAB／SIMULINK介绍

3．2 电流滞环跟踪控制的原理

3．3 控制模块的建模

3．4 基于电流滞环的永磁同步电机向量调控仿真和研究

第四章 基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制

4．1 PWM方法的发展与研究现状

4．2 SVPWM控制原理

4．3 SVPWM仿真建模

4．4 基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制仿真与分析

第五章 系统硬件设计

5．1 控制板的设计

5．1．1 DSP F2812控制板电源模块设计

5．1．2 晶振电路

5．1．3 JTAG通用接口

5．1．4 片外存储器RAM

5．2 驱动板电路设计

5．2．1 驱动板电路框图

5．2．2 逆变器模块

5．2．3 IGBT驱动模块

5．2．4 直流逆变电源模块

5．3 电压与电流的检测和处理模块

5．3．1 电压检测和处理模块

5．3．2 电流的检测和处理电路

5．4 测速模块

5．5 系统辅助电源模块

第六章 软件设计及系统测试

6．1 系统软件设计

6．2 系统测试

第七章 总结与展望

参考文献

致谢